(Luận văn thạc sĩ hcmute) nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian dưỡng hộ nhiệt đến ứng xử của cọc rỗng bê tông geopolymer

BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGUYỄN THÀNH TÂM

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI GIAN DƯỠNG HỘ
NHIỆT ĐẾN ỨNG XỬ CỦA CỌC RỖNG BÊ TÔNG
GEOPOLYMER

NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG CƠNG TRÌNH
DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP - 60580208

S K C0 0 5 8 6 0

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10 - 2018

Luan van


BỘ GIÁO DỤC VÀ ĐÀO TẠO
TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT
THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

LUẬN VĂN THẠC SĨ
NGUYỄN THÀNH TÂM

NGHIÊN CỨU ẢNH HƯỞNG CỦA THỜI GIAN DƯỠNG HỘ
NHIỆT ĐẾN ỨNG XỬ CỦA CỌC RỖNG BÊ TÔNG
GEOPOLYMER

NGÀNH: KỸ THUẬT XÂY DỰNG
CƠNG TRÌNH DÂN DỤNG VÀ CƠNG NGHIỆP - 60580208
Hướng dẫn khoa học: TS. PHẠM ĐỨC THIỆN

Tp. Hồ Chí Minh, tháng 10/2018

Tp. Luan
Hồ Chí Minh,
vantháng 09/2018


Luan van


Luan van


BỘ GIÁO DỤC & ĐÀO TẠO

CỘNG HOÀ XÃ HỘI CHỦ NGHĨA VIỆT NAM

TRƯỜNG ĐẠI HỌC SƯ PHẠM KỸ THUẬT

Độc lập – Tự do – Hạnh Phúc

THÀNH PHỐ HỒ CHÍ MINH

XÁC NHẬN CỦA CÁN BỘ HƯỚNG DẪN
Họ và tên học viên:

Chuyên ngành:
Tên đề tài:

Nguyễn Thành Tâm

MSHV:

Kỹ thuật XD cơng trình DD và CN

Khóa:

1680847
XDC16B

Nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian dưỡng hộ nhiệt đến ứng xử của cọc

rỗng Bê tông Geopolymer.
Học viên đã hoàn thành LVTN theo đúng yêu cầu về nội dung và hình thức (theo qui
định) của một luận văn thạc sĩ.
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 9 năm 2018
Giảng viên hướng dẫn

TS. Phạm Đức Thiện

Luan van


Luan van

Luan van


Luan van


Luan van


Luan van


Luan van


Luan van


Luan van


Luan van


Luan van


Luan van

i

Luan van


ii

Luan van


LỜI CAM ĐOAN
Tơi cam đoan đây là cơng trình nghiên cứu của tôi.
Các số liệu, kết quả nêu trong luận văn là trung thực và chưa từng được ai công
bố trong bất kỳ cơng trình nào khác
Tp. Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 9 năm 2018

Nguyễn Thành Tâm

iii

Luan van


CẢM TẠ
Trước tiên, tơi xin chân thành bày tỏ lịng biết ơn sâu sắc đến Thầy TS. Phạm
Đức Thiện và Thầy PGS.TS. Phan Đức Hùng là người đã tận tình hướng dẫn, giúp
đỡ và đóng góp ý kiến quý báu cho tơi trong suốt q trình thực hiện đề tài này trong
thời gian qua.
Tôi cũng xin chân thành cảm ơn quý Thầy Cô ở Khoa Xây dựng, Trường Đại
học Sư Phạm Kỹ Thuật Tp. HCM đã tận tình giảng dạy và truyền đạt kiến thức cho

tơi trong suốt khóa Cao học.
Tôi cũng xin gửi lời cảm ơn đến quý Nhà Máy Bê tông Ly tâm thuộc Công ty
TNHH Xây dựng Bách Khoa (Thành phố Long Xuyên , tỉnh An Giang) đã tạo điều
kiện cho tôi về cơ sở vật chất hoàn thành nghiên cứu thực nghiệm này.
Mặc dù đã rất cố gắng trong quá trình thực hiện, nhưng luận văn có thể khơng
tránh khỏi những sai sót trong q trình nghiên cứu. Rất mong nhận được sự quan tâm
góp ý kiến, cũng như chỉ bảo thật nhiều của quý thầy để luận văn được hoàn thiện hơn.

Trân trọng!
Thành phố Hồ Chí Minh, ngày 10 tháng 9 năm 2018
Học viên thực hiện
Nguyễn Thành Tâm
Lớp XDC 2016B

iv

Luan van


TÓM TẮT
Đề tài nghiên cứu ảnh hưởng của thời gian dưỡng hộ đến ứng xử của cọc rỗng bê
tông Geopolymer. Luận văn tập trung nghiên cứu ảnh hưởng của nhiệt độ dưỡng hộ ở
07 cấp thời gian từ 6 giờ, 7 giờ, 8 giờ, 9 giờ, 10 giờ, 11 giờ, 12 giờ đến khả năng chịu
uốn nứt và uốn gãy của cọc rỗng bê tơng Geopolymer. Nghiên cứu cịn được thực hiện
cho cọc rỗng bê tơng xi măng có cấp độ bền tương đương làm cơ sở đối chứng và so
sánh.
Kết quả thí nghiệm mẫu bê tơng Geopolymer dưỡng hộ nhiệt ở 1000C trong vòng
12 giờ cho cường độ chịu nén tương đương với mẫu bê tông xi măng và cả 2 đạt cấp độ
bền B45.
Kết quả thực nghiệm cho thấy khả năng chịu uốn nứt của cọc bê tông geopolymer

khá tương đồng với cọc bê tông xi măng khi có cùng cấp độ bền.
Kết quả thí nghiệm cũng cho ra được mối quan hệ giữa mômen uốn nứt và mômen
uốn gãy của cọc cho từng mốc thời gian dưỡng hộ nhiệt khác nhau.
Kết quả nghiên cứu này mở ra triển vọng trong viêc ứng dụng vật liệu “xanh”
Geopolymer trong việc sản xuất cấu kiện thân thiện môi trường rất hữu ích ứng dụng
rộng rải trong các cơng trình xây dựng hiện nay.

v

Luan van


ABSTRACT

The research topic is the impact of curing time on the stress of hollow core
geopolymer concrete pile. The experiment focuses on learning the impact of curing heat
at 7 milestones (at 6th, 7th, 8th, 9th, 10th, 11th and 12th hours) on the resistance against
cracking load and breaking load of hollow core geopolymer concrete pile. This study
also applied for hollow core cement concrete pile for comparison and control experiment
purposes.
The lab examination on Geopolymer concrete samples cured at 100 Celsius degrees
in 12 hours allow the concrete to have equivalent compressive strength with cement
concrete and reach tensile mark B45.
Examination results also prove that bending crack resistance of Geopolymer
concrete pile is very similar to cement concrete pile at the same tensile mark.
The examination also resolved the relationship between bending-cracking moment
and breaking moment of concrete piles at different time mark of curing.
This experiment provides the potential of applying green material (geopolymer)
in manufacturing environment friendly component to construction industry in the current
time and near future.

vi

Luan van


MỤC LỤC
Chương 1: TỔNG QUAN ĐỀ TÀI ................................................................................. 1

1.1. Sự cần thiết của đề tài nghiên cứu: ................................................................... 1
1.1.1.

Vấn đề môi trường: ................................................................................ 1

1.1.2.

Vật liệu xây dựng thân thiện môi trường: .............................................. 3

1.2. Tổng quan tình hình nghiên cứu của đề tài:..................................................... 6
1.2.1.

Nghiên cứu trên thế giới: ....................................................................... 6

1.2.2.

Nghiên cứu trong nước .......................................................................... 9

1.3. Mục tiêu nghiên cứu ......................................................................................... 10
1.4. Nhiệm vụ nghiên cứu ....................................................................................... 11
Chương 2: CƠ SỞ LÝ THUYẾT ................................................................................. 12

2.1. Vật liệu bê tơng Geopolymer........................................................................... 12
2.1.1.

Q trình geopolymer hóa các ngun liệu giàu nhơm và silic: ......... 12

2.1.2.

Cơ chế hóa học của cơng nghệ geopolymer tro bay: ........................... 15

2.1.3.

Ảnh hưởng của cấu trúc geopolymer đến cường độ bê tông: .............. 17

2.1.4.

Thành phần Bê tông Geopolymer ........................................................ 19

2.1.5.

Những ưu khuyết điểm của GPC ......................................................... 21

2.1.6.

Điều kiện dưỡng hộ nhiệt .................................................................... 22

2.2. Cọc rỗng bê tông ............................................................................................... 23
2.2.1.

Khái niệm ............................................................................................. 23

2.2.2.

Ưu khuyết điểm: .................................................................................. 24

2.2.3.

Phạm vi ứng dụng: ............................................................................... 25

2.2.4.

Tính tốn thiết kế cọc rỗng OPC và GPC ............................................ 25

vii

Luan van


2.3. Tính tốn khả năng chịu uốn của cọc rỗng .................................................... 25
2.3.1.

Cường độ chịu uốn của cọc rỗng ......................................................... 25

2.3.2.

Mô men kháng nứt của cọc rỗng ......................................................... 26

2.3.3.

Mô men kháng gãy của cọc rỗng ......................................................... 27

Chương 3: NGUYÊN VẬT LIỆU VÀ PHƯƠNG PHÁP THÍ NGHIỆM ................... 28

3.1. Nguyên vật liệu ................................................................................................. 28
3.1.1.

Tro bay ................................................................................................. 28

3.1.2.

Dung dịch hoạt hóa .............................................................................. 29

3.1.3.

Sodium hydroxide (NaOH) .................................................................. 29

3.1.4.

Dung dịch Sodium Silicate (Na2SiO3) ................................................. 30

3.1.5.

Cốt liệu Cát vàng ................................................................................. 30

3.1.6.

Cốt liệu Đá ........................................................................................... 31

3.2. Cấp phối bê tông GPC ...................................................................................... 33
3.2.1

Xác định cấp phối ................................................................................ 33

3.2.2

Đúc mẫu xác định cường độ nén ......................................................... 33

3.2.3

Dường hộ nhiệt ẩm .............................................................................. 34

3.3. Thiết kế thành phần cấp phối bê tông OPC B45 (M600) ............................. 35
3.3.1

Xác định cấp phối ................................................................................ 35

3.3.2

Đúc mẫu xác định cường độ nén ......................................................... 37

3.3.3

Dưỡng hộ nhiệt ẩm .............................................................................. 37

3.4. Kích thước cọc .................................................................................................. 38
3.5. Quy trình sản xuất thí nghiệm cấu kiện cọc rỗng bê tơng GPC .................. 39
3.6. Thí nghiệm cọc .................................................................................................. 45
3.6.1

Xác định độ bền uốn nứt thân cọc rỗng ............................................... 45

3.6.2

Xác định độ bền uốn gãy thân cọc rỗng .............................................. 46

Chương 4: KẾT QUẢ VÀ THẢO LUẬN .................................................................... 47

viii

Luan van


4.1. Cường độ chịu nén của mẫu bê tông OPC và GPC ...................................... 47
4.2. Khả năng chịu tải của cọc theo lý thuyết ....................................................... 49
4.2.1.

Bê tơng ................................................................................................. 49

4.2.2.

Thép…………………………… ........................................................ 49

4.2.3.

Tính tốn mơ men bền uốn của cọc rỗng ............................................. 49

4.2.4.

Tính mơ men kháng nứt của cọc rỗng ................................................. 51

4.2.5.

Tính mơ men kháng gãy của cọc rỗng ................................................. 51

4.3. Kết quả thí nghiệm ............................................................................................ 51
4.4. Ảnh hưởng của thời gian dưỡng hộ nhiệt đến khả năng bền uốn thân cọc 52
4.4.1

Khả năng bền nứt thân cọc................................................................... 52

4.4.2

Khả năng bền gãy thân cọc .................................................................. 54

4.4.3

Quan hệ lực gây nứt và độ võng tại thời điểm nứt .............................. 56

4.4.4

Quan hệ giữa mô men uốn nứt Mcrctn và mô men uốn gãy Mbrtn .......... 58

Chương 5: KẾT LUẬN VÀ HƯỚNG PHÁT TRIỂN ĐỀ TÀI .................................... 59

5.1. Kết luận .............................................................................................................. 59
5.2. Hướng phát triển đề tài ..................................................................................... 59

ix

Luan van